مطالعه رفتار جريان آميزه هاي لاستيكي در حديده اكسترودر به روش اجزاي محدود

Finite element study of the flow of rubber compounds in an extruder die

در اين پژوهش براي مطالعه رفتار جريان آميزه هاي لاستيكي در حديده اكسترودر مدلي بر پايه روش اجزاي محدود طراحي شد. در اين مدل، معادله ها در دستگاه مختصات استوانه اي به صورت دوبعدي در نظر گرفته شد و شكل ضعيف معادله ها به روش استاندارد گلركين به دست آمد. سپس دستگاه معادله ها ي به دست آمده با استفاده از روش اجزاي محدود پنالتي پيوسته حل شد. سيال تراكم ناپذير و جريان لايه اي و پايدار در نظر گرفته شد. در اين مدل سيال غير نيوتني فرض شد و رفتار ريولوژيكي آن با دو مدل پاورلا و كرو بيان شد. در انتها جهت بررسي درستي مدل، جريان آميزه اي از لاستيك طبيعي و لاستيك استايرين – بوتادي ان در يك حديده متقارن محوري مدل سازي شد و نتيجه هاي به دست آمده با نتيجه هاي تجربي به دست آمده از اكستروژن آميزه مقايسه شد.

A finite element model was developed that can simulate the flow behavior of rubber compounds in extruder dies. In this model 2D flow equations were considered in cylindrical coordinate system and the weak form was derived based on standard Galerkin method. Then the equation set was solved using continuous penalty finite element method. Fluid was considered to be incompressible and the flow was assumed to be laminar and steady state. In this model fluid was presumed as non-Newtonian and Power-law and Carreau constitutive models were applied to reflect its rheological behavior. In the end to verify the model, the flow of a NR/SBR compound was simulated through an axisymmetric die and its results were compared to the experimental results of the extrusion of the compound.